This presentation includes forward-looking statements. Actual future conditions (including economic conditions, energy demand, and energy supply) could differ materially due to changes in technology, the development of new supply sources, political events, demographic changes, and other factors discussed herein (and in Item 1 of ExxonMobil’s latest report on Form 10-K). This material is not to be reproduced without the permission of Exxon Mobil Corporation. Exxon Mobil Corporation has numerous subsidiaries, many with names that include ExxonMobil, Exxon, Esso and Mobil. For convenience and simplicity in this presentation, the parent company and its subsidiaries may be referenced separately or collectively as "ExxonMobil." Abbreviated references describing global or regional operational organizations and global or regional business lines are also sometimes used for convenience and simplicity. Nothing in this presentation is intended to override the corporate separateness of these separate legal entities. Working relationships discussed in this presentation do not necessarily represent a reporting connection, but may reflect a functional guidance, stewardship, or service relationship. Estimulación hidráulica y tecnología de completamiento para pozos no convencionales de lutitas Kris J. Nygaard, Consultor Sr. de Estimulación ExxonMobil Production Company Diciembre 3, 2012 TALLER AGENCIA NACIONAL DE HIDROCARBUROS Bogotá, Colombia
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This presentation includes forward-looking statements. Actual future conditions (including economic conditions, energy demand, and energy supply) could differ
materially due to changes in technology, the development of new supply sources, political events, demographic changes, and other factors discussed herein (and in
Item 1 of ExxonMobil’s latest report on Form 10-K). This material is not to be reproduced without the permission of Exxon Mobil Corporation.
Exxon Mobil Corporation has numerous subsidiaries, many with names that include ExxonMobil, Exxon, Esso and Mobil. For convenience and simplicity in this
presentation, the parent company and its subsidiaries may be referenced separately or collectively as "ExxonMobil." Abbreviated references describing global or
regional operational organizations and global or regional business lines are also sometimes used for convenience and simplicity. Nothing in this presentation is
intended to override the corporate separateness of these separate legal entities. Working relationships discussed in this presentation do not necessarily represent a
reporting connection, but may reflect a functional guidance, stewardship, or service relationship.
Estimulación hidráulica y tecnología
de completamiento para pozos no
convencionales de lutitas
Kris J. Nygaard, Consultor Sr. de Estimulación
ExxonMobil Production Company
Diciembre 3, 2012
TALLER
AGENCIA NACIONAL DE HIDROCARBUROS
Bogotá, Colombia
2
Ésta presentación discutirá
• Por qué es necesaria la estimulación hidráulica de pozos
• Consideraciones fundamentales sobre diseño de completamiento y
estimulación hidráulica
• Operaciones típicas de completamiento y estimulación hidráulica
• Consideraciones sobre pruebas de pozo, contraflujo y gestión de aguas.
• Consideraciones de infraestructura e impacto social
3
Qué son recursos no convencionales
• Recursos de petróleo o gas que requieren tecnologías especializadas de
extracción para producir cantidades comerciales
Rocas tercas: “apretadas” o de baja permeabilidad
a menudo necesitan estimulación hidráulica
“Fluidos” tercos: desde alta viscosidad hasta kerógeno sólido
a menudo necesitan estimulación térmica
Amplia extensión areal
a menudo se extienden más allá de los controles estructurales
convencionales
• Cada recurso tiene características únicas distintivas
Objetivo es casar la tecnología (evaluación, producción, transporte,
refinación y mercadeo) a las características únicas
4
Gas no Convencional: Difícil de producir
50 μm 50 μm
0,000001
0,00001
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
k (
md
) P
erm
ea
bil
ida
d (
md
)
Yacimientos Convencionales
k = 1- 10000 md
Acera de concreto
k = 0.1 - 1 md
Lutita Gasífera
k = 0.00001- 0.0005 md
Si una molécula de gas viaja de Bogotá a Cartagena
en el mismo tiempo y con condiciones similares…
Viajaría del Hotel Royal Park al Aeropuerto de Bogotá
Viajaría solo unos pocos metros
En las rocas más apretadas….
Arena gasífera apretada
k = 0.001 – 1 md
Viajaría ~4 canchas de fútbol (Reglas FIFA)
Roca Convencional
Shale
0.5 μm
Roca Lutita Gasífera
5
Lutita gasífera
200 m
Características
• Gas atrapado en rocas de
grano fino
• De fácil fracturamiento
(hidráulicamente)
• Gas in situ significativo
Lutita con alto contenido orgánico
Vista microscópica de lutita
Vista microscópica de materia orgánica
Desarrollo de lutitas gasíferas con pozos horizontales
Debe ser de suficiente cantidad, diámetro y resistencia para que logre
mantener conductivas las fracturas durante la vida útil del pozo a
condiciones de subsuelo.
Aditivos químicos:
Dan suficiente viscosidad al fluido para suspender apuntalante de
diámetro pequeño
Aseguran que no ocurra crecimiento bacterial, formación de escamas,
corrosión y reacciones químicas adversas a condiciones de yacimiento
Minimizan cantidad y volumen de aditivos químicos
Agua:
En lo posible maximizar uso de agua producida y reciclada
Minimizar en lo posible el uso de agua dulce
20
Diseño de estimulación:
Consideraciones sobre altura de fracturas
La tecnología de medición de micro sismos muestra claramente que las fracturas
hidráulicas están lejos de acuíferos Miles de mediciones de micro sismos han sido hechas por Pinnacle (servicio de Halliburton) para muchos
operadores en muchas cuencas y no muestran eventos cerca de acuíferos
Imagen cortesía de Pinnacle, Halliburton (ver más
información en SPE Paper No. 145949)
Base de acuíferos
Micro sismos
medidos indican
la extensión
máxima de la
zona estimulada
Etapas de frac (seleccionados en centro de perfs)
Pro
fun
did
ad
(p
ies
)
21
Operaciones típicas de
completamiento &
estimulación hidráulica
22
Operaciones de estimulación:
Ejemplo de sitio
23
Operaciones de estimulación: Cada sitio se
diseña según las condiciones locales
24
Operaciones de estimulación:
Equipos típicos en localización
25
Estimulación hidráulica:
Integridad vía diseño de equipo
Ejemplo: Equipos de control
de presión permiten confiable
instalación y corrida de
herramientas
26
Estimulación hidráulica:
Los tratamientos de fractura son monitoreados cuidadosamente
Se controlan y monitorean con manómetros e instrumentos electrónicos
27
Estimulación hidráulica:
Evento de estimulación típica con “Slickwater”
Un evento de bombeo para estimulación puede incluir:
• Volumen pequeño de “slickwater” para iniciar rompimiento (~25-bbls)
• Volumen pequeño de ácido hidroclorídrico (15%) para facilitar las fracturas (~50-bbls)
• Cojín de Slickwater para propagar fractura (~1,000-bbls)
• Lechada “slickwater” con apuntalante malla 100 (~2,000-bbls)
• Lechada “slickwater” con apuntalante malla 40/70 (~10,000-bbls)
• Bombeo de Slickwater para desplazar apuntalante del casing (~250-bbls)
• Apuntalante ~360,000-lbs
• Numerosas repeticiones hasta completar una sección horizontal (e.g., ~10 – 20 veces)
La lechada “slickwater” típicamente contiene unos pocos aditivos químicos:
a. Reductor de fricción
b. Inhibidor de escamas
c. Bioácido
d. Ácido
e. Inhibidor de corrosión
f. Aditivo KCl para estabilizar arcillas
Se usan aditivos cuando son técnicamente necesarios y en las menores cantidades posibles
28
Consideraciones sobre
pruebas de pozos,
contraflujo y manejo de
agua
29
Los procedimientos y sistemas de contraflujo también se diseñan “a la medida” basado en consideraciones técnicas y operacionales:
• Tasa de flujo esperada, presión y condiciones de temperatura
• Composición del fluido producido
• Hidráulica de pozo
• Disponibilidad de líneas de flujo/tuberías y área disponible (fase de exploración vs. desarrollo)
• Quema vs. venteo de gas
Consideraciones sobre contraflujo
30
Los procedimientos y sistemas se diseñan “a la medida” basado en consideraciones técnicas y operacionales:
• Intensidad operacional y sistemas de seguridad son aspectos fundamentales en todos los diseños de pruebas
• Los diseños de las pruebas son específicos para cada pozo
• Suficiente duración para permitir evaluación de comportamiento del pozo
• Medir tasa de flujo, presión superficial, temperatura y química del agua
• Se pueden usar registros de producción para evaluar desempeño y efectividad del trabajo
• Disponibilidad de instalaciones cerca a ductos
Consideraciones sobre pruebas de pozo
31
Manejo de aguas:
Fuentes hídricas para estimulación
Fuente de agua dulce
Reciclaje de contraflujo
32
Manejo de Aguas:
Ejemplo de propuestas únicas
Ejemplo en Canadá
Uso de yacimiento de aguas salobres
como fuente de agua (Apache en cuenca
Horn River Basin, referencia SPE 13822)
Ejemplo en Colorado
Sistema de distribución de agua
producida para perforación y fluidos de
completamiento (cuenca Piceance
ExxonMobil)
Pozo
Fuente
Almacenamiento
Condensado
Separador
Tanque
Desgasificado
Torre de
Separación
Procesamiento
H2S
Hacia la
locación
de frac.
33
Manejo de Aguas:
Tratamiento seguro del agua después de su uso
Las opciones dependen de condiciones
locales
• Reciclada tratándola y mezclándola con
agua fresca para su reutilización en
operaciones futuras
• Envío a planta de tratamiento de aguas
residuales
• Inyección al subsuelo en pozos especiales
para su disposición
Tanques de almacenamiento de agua
Pozo de disposición
Sistema de distribución de agua
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Consideraciones de
infraestructura e impacto local
35
Infraestructura:
Depende de condiciones locales
Ejemplo de
volúmenes de
Fluidos
Campo (galones)
Bakken
2,000,000
Barnett
4,000,000
Haynesville
11,000,000
Eagleford
4,000,000
Marcellus
5,600,000
Fayetteville
7,000,000
Piceance TG
2,000,000
San Juan /
Raton CBM
220,000
Horn River
(Canada)
16,000,000
36
Infraestructura:
Tamaño de las localizaciones
El tamaño depende de muchos factores
• Lugar (terreno / topografía), número de pozos
• Típicamente de ~1.2 a 2.8 hectáreas para perforar múltiples pozos
• Típicamente accede a más de ~100’s hasta > ~800 hectáreas de yacimientos en subsuelo
• Los pozos pueden ocupar < ~0.1 hectárea al terminar la operación
Sitios cuidadosamente diseñados para minimizar la huella en superficie y el impacto a la comunidad
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Consideraciones sobre materiales y logística:
Ejemplo de un pozo de lutitas
Agua
~5.000.000 galones
~8 piscinas olímpicas – (sustancialmente menos cuando se recicle el contraflujo en
la fase de desarrollo)
Apuntalante
~2.500 toneladas
~20 vagones y ~120 camiones
Aditivos Químicos
~25.000 galones (~0.5% del agua del tratamiento de estimulación)
~6 camiones (pueden ser menos dependiendo de la situación específica y de la
forma seca vs. líquida)
Equipo de Estimulación
~20 a 30 camiones en la localización
Tamaño de localización
~1.2 a ~2.8 hectáreas dependiendo de condiciones locales y del número de pozos
(si se usan piscinas con membranas, un poco mayor dependiendo del diseño de las
piscinas)
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Consideraciones para las comunidades locales:
Cómo reducir el impacto superficial
Minimizar los impactos superficiales:
• Selección y preparación cuidadosa de los
sitios
• Técnicas contención de derrames
• Interface con la comunidad en relación a
patrones de tráfico e itinerarios de transporte
• Barreras antiruido
• Cumplimiento de emisiones
• Paisajismo y reclamación
This presentation includes forward-looking statements. Actual future conditions (including economic conditions, energy demand, and energy supply) could differ
materially due to changes in technology, the development of new supply sources, political events, demographic changes, and other factors discussed herein (and in
Item 1 of ExxonMobil’s latest report on Form 10-K). This material is not to be reproduced without the permission of Exxon Mobil Corporation.
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Consideraciones para las comunidades locales:
Beneficios económicos
Lutita Marcellus (2011: ~2.3 GPC/D)
2009: Los operadores en el “play” Marcellus invirtieron $4.000 millones, esto resulto en $7.170 millones en valor económico añadido. (Penn State, 2010)
Lutita Barnett (2011: ~5.4 GPC/D)
Periodo 2001-2011: Los operadores del “play” Barnett generaron $11.100 millones de impuestos para los municipios y para el estado de Pennsylvania (Perryman Group, 2011)
Se estima que la industria de lutitas gasíferas ha contribuido >600.000 empleos en el 2010 (IHS Global Insight, 2011)
Impacto Macroeconómico:
Reducción y estabilidad en los precios de gas natural
Balanza de pagos; eliminación de las importaciones de gas; reducción de las importaciones de crudo
Resurgir de la industria manufacturera debido a los bajos costos energéticos
Resurgir de la industria petroquímica debido a bajos costos energéticos y de insumos (ejemplo: etanol)
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RESUMEN
42
La estimulación se puede realizar de manera segura Guías, Prácticas, & Estándares están disponibles
Algunos ejemplos del Instituto Americano del Petróleo de recursos
técnicos que se pueden consultar fácilmente, considerando condiciones
locales.
• API HF1 “Operaciones de Fracturamiento Hidráulico – Construcción de Pozos y guías de integridad, Primera Edición”
• API HF2 “Manejo de aguas asociadas al fracturamiento hidráulico, Primera Edición”
• API HF3 “Prácticas para mitigar los impactos superficiales, asociados con el fracturamiento hidráulico, Primera Edición”
• Práctica recomendada API 51R “ Protección ambiental para operaciones en campos terrestres de petróleo y gas, Primera Edición”
• API Estándar 65 – Parte 2 “Cómo aislar zonas de flujo potencial durante la construcción de pozos, Segunda Edición”
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Para cerrar…
• Cada play de lutitas es único y requiere su propio juego de soluciones creativas para su desarrollo
• Los pozos se pueden construir sin impacto adverso sobre los acuíferos, siempre y cuando se usen procedimientos de construcción y diseño adecuados
• La industria debe interactuar proactivamente con las comunidades locales para minimizar los impactos y reducir los “factores ruido” asociados con el desarrollo de gas natural
• Regulaciones razonables y transparentes permitirán desarrollas económicamente y en forma amigable con el medio ambiente abundantes fuentes de gas natural
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*Exxon Mobil Corporation has numerous subsidiaries, many with names that include ExxonMobil, Exxon, Esso and Mobil. For convenience and simplicity in this
presentation, the parent company and its subsidiaries may be referenced separately or collectively as "ExxonMobil." Abbreviated references describing global or
regional operational organizations and global or regional business lines are also sometimes used for convenience and simplici ty. Nothing in this paper is intended
to override the corporate separateness of these separate legal entities. Working relationships discussed in this paper do not necessarily represent a reporting
connection, but may reflect a functional guidance, stewardship, or service relationship.